第一代测序技术有哪些?
上世纪90年代末,与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划具有同等划时代意义的人类基因组计划启动,这是人类第一次在分子层面上全面认识自己。随着人类基因组计划的开展,人们对基因与疾病的关系有了更深入的认识,有机会通过对基因缺陷的检测和分析来判断各种疾病的风险,并由此衍生出一个新的健康服务项目——基因测序。
经过38年的发展,桑格测序已经相当完善,成本降低了10倍以上。现在依然是全球基因测序行业的金标准和主力。Sanger测序是目前所有基因测序的国际金标准,包括荧光定量PCRTaqman探针法、普通PCR法、芯片法、二代测序法、质谱等方法。
自2010以来,出现了很多新一代的测序仪产品。新一代测序成本低,数据大,速度快,但都需要成熟,准确率不够高。
(1)桑格测序
被检测DNA的碱基序列依次读出800bp以上,这是第一代所有测序和新一代所有测序的金标准。美国的Sanger测序以仪器ABI3730XL为代表,一般医院很少进行,都是公司进行。耗时长达13年的人类基因组计划,最终由桑格测序法完成。桑格测序是针对已知致病基因的突变位点设计引物,进行PCR扩增和直接测序。单个突变点的扩增(包括部分外显子片段的扩增)不需要扩增该点所在基因的所有外显子。因此,Sanger测序在检测单个基因或部分基因控制的疾病样本时,可以发挥准确性和低成本的优势。
(2) STR亲子鉴定和法医学鉴定
通过测量DNA片段的长度和颜色,可以确定亲缘关系。它是在桑格测序技术的基础上发展起来的技术。所用仪器与桑格测序所用仪器相同,检测原理相同。一台设备配两套检测软件,一台仪器三种功能。代表仪器ABI 3130,3130XL和3730在美国,一般司法和桑格测序公司拥有仪器,但医院没有。
亲子鉴定是通过检测DNA遗传片段来确定父母与子女的遗传关系。
(3)快照测序技术
SNaPshot技术由美国应用生物公司(ABI)开发,是一种荧光标记的单碱基延伸分型技术,又称小测序,主要用于中等通量的SNP突变分型项目检测。通常用于分析10~30 SNP突变位点。它是在桑格测序技术的基础上发展起来的技术。和桑格测序仪一样,检测原理也是一样的。一台设备配两套检测软件,一台仪器三种功能。代表美国的仪器ABI3130、3130XL、3730,一般都是桑格测序公司拥有的仪器。
优点:1,分型准确,2,高通量,3,检测速度快,4,不受SNP多态性特征限制,5,不受样本数量限制。SNaPshot技术是新一代测序技术(包括二代测序和芯片测序)SNP突变检测的金标准,sanger测序技术是SNaPshot技术突变检测的金标准。
(4)实时荧光定量PCR
通过荧光信号的积累实时监控整个PCR过程,最后通过标准曲线(或与内参比对)对未知模板进行定量分析。代表仪器有美国ABI 7500荧光定量PCR仪等。一般三甲医院都有这种仪器,普及的很好。易于使用和维护。1,突变搜索:定量PCR TaqMan探针杂交。2.基因定量:相对荧光定量PCR用于检测医学中细菌或病毒RNA的表达。荧光定量PCR是美国ABI公司于1996引进的一种新的定量实验技术。
实时荧光定量PCR应用领域:临床疾病诊断:肝炎、艾滋病、禽流感、结核病、性传播疾病等各种感染性疾病的诊断和疗效评价,地中海贫血、血友病、性别发育异常、智力低下综合征、胎儿畸形的产前和产后检测,肿瘤标志物和肿瘤基因测序,遗传基因测序。